CN220796954U - 一种带有导热板的电池包及储能集装箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带有导热板的电池包及储能集装箱，所述带有导热板的电池包包括：电池模组，所述电池模组包括若干节方形电池，相邻所述方形电池之间连接有导热板；所述方形电池上设有极耳，所述电池模组顶部设有翅片，所述翅片连接在所述极耳上方；所述带有导热板的电池包还包括外壳、绝缘隔板、风扇装置及液冷板。本实用新型解决了现有技术中单纯靠风冷或液冷技术导致的电池模组内部温差大，尤其是电池顶部和底部的温差更为明显的问题。

Description

一种带有导热板的电池包及储能集装箱

技术领域

本实用新型涉及电池模组的技术领域，具体涉及一种电池包及储能集装箱，尤其是一种带有导热板的电池包及储能集装箱。

背景技术

目前，储能技术可以改变电能生产、输送和使用必须同步完成的模式，提高电网运行的安全性、经济性和灵活性，成为支撑可再生能源发展的关键技术之一。

储能应用场景的多样性决定了储能技术的多元化发展，没有任何一种技术可以同时满足所有储能场景的需求。其中抽水蓄能是中国目前最为成熟的电力储能技术，但选址受地理因素限制较大且施工周期较长，在电力系统中的应用受限。以电化学为代表的新型储能具有调节速度快、布置灵活、建设周期短等特点，已成为提升电力系统可靠性的重要手段。作为新型储能的主力军，电化学储能已经开始从兆瓦级别的示范应用迈向吉瓦级别的规模市场化。

对储能电池单元和电池组进行热管理的目的是确保电池的寿命和安全性，主要有两个目的：1.控制电池单元温度和温差处于合理的范围内。2.对于有缺陷的电池保证电池单元不进入热失控的状态。目前常规储能电池的合理工作温度为10-35℃，储能电池在充放电过程中，由于化学反应，需要释放大量的热量导致电池温度升高。同时由于电池组内电池数量多，排列密集，和冷源接触的电池部分容易被冷却，而和冷源没有接触的部分只能通过电池自身把热量导走，从而造成在整个电池内部，电池和电池之间存在较大的温差，给电池的使用带来极大的危害。

综上所述，现有技术中存在以下问题：储能电池热管理中，造成电池模组内部温差较大，尤其是电池顶部和底部的温差尤其明显。

实用新型内容

本实用新型提供一种带有导热板的电池包及储能集装箱，以解决上述现有技术中存在的储能电池热管理中，电池模组内部温差较大，尤其是电池顶部和底部的温差尤其明显的问题。

为此，本实用新型提出一种带有导热板的电池包及储能集装箱，采用如下技术方案：

一种带有导热板的电池包，包括：

电池模组，所述电池模组包括若干节方形电池，相邻所述方形电池之间连接有竖直设置的导热板；所述方形电池上设有极耳，所述电池模组顶部设有翅片，所述翅片连接在所述极耳上方；

外壳，所述外壳套在所述电池模组上，所述外壳设有顶盖，所述顶盖设在所述翅片上方并且不与所述翅片接触；

绝缘隔板，所述绝缘隔板上设有开孔，所述绝缘隔板通过所述开孔套设在若干节方形电池上；

风扇装置，设置于所述绝缘隔板与所述顶盖之间的风道中；

液冷板，设于所述外壳外部，所述液冷板与所述电池模组底部连接。

进一步地，所述绝缘隔板设在若干节方形电池顶部下沿，所述方形电池伸出所述开孔。

进一步地，所述风扇装置设置在所述外壳内部的一侧侧壁，与所述风扇装置相对的所述外壳内部的另一侧侧壁设置有过滤装置。

进一步地，所述导热板为片状结构并覆盖在所述方形电池的侧面，所述导热板的长度与所述方形电池的高度相同。

进一步地，所述导热板包括导热介质和对称设在所述导热介质两侧的胶层。

进一步地，所述液冷板与所述电池模组底部垂直连接，所述导热板与所述液冷板垂直连接。

进一步地，所述电池模组还包括设在所述电池模组四周的结构铝块和结构侧板，所述结构铝块和所述结构侧板数量均为两个，两个所述结构铝块对称设在所述电池模组四周的其中两面，两个所述结构侧板对称设在所述电池模组四周的剩余两面；所述结构铝块和所述结构侧板垂直连接。

进一步地，所述风扇装置为多个，多个所述风扇装置沿第一直线设置，所述翅片为多个，多个所述翅片沿第二直线设置，所述第一直线和所述第二直线垂直。

进一步地，所述液冷板和所述导热板之间涂有导热胶。

本实用新型还提供一种储能集装箱，所述储能集装箱包括上述说明中任意一种带有导热板的电池包。

本实用新型提供的带有导热板的电池包及储能集装箱，具有如下有益效果：

所述绝缘隔板上设有开孔，所述绝缘隔板通过所述开孔套设在若干节方形电池上，绝缘隔板起到隔离和绝缘的作用，所述绝缘隔板设在若干节方形电池顶部下沿，所述方形电池伸出所述开孔。所述外壳设有顶盖，绝缘隔板将电池包分为两个部分，其中上半部分由绝缘隔板和外壳顶盖构成一个风道；风扇装置，设置于所述绝缘隔板与所述顶盖之间的风道中，所述电池模组顶部设有翅片，所述翅片连接在所述极耳上方，电池的热量传导到电池顶部，利用风扇装置有利于对极耳和翅片进行对流散热；所述液冷板与所述电池模组底部连接，电池的热量通过底部液冷板内流动的冷却液带走，相邻所述方形电池之间连接有竖直设置的导热板，导热板夹在每个电池之间，主要起均温的作用，同时通过导热板增加和液冷板的接触面积，加强换热。本实用新型通过控制电池的顶部和底部同时散热，并且在相邻电池间设置导热板加强换热，使得电池的温度变得均匀。本装置彻底解决了现有技术中单纯靠风冷或液冷技术导致的电池模组内部温差大，尤其是电池顶部和底部的温差更为明显的问题。

附图说明

图1为本实用新型的一种带有导热板的电池包的结构示意图；

图2为本实用新型的导热板的结构示意图；

图3为本实用新型的电池模组的立体结构示意图；

图4为本实用新型的电池模组组装工艺图；

附图标号说明：

1、外壳；2、风扇装置；3、过滤装置；4、电池模组；5、方形电池；6、导热板；7、极耳；8、翅片；61、导热介质；62、胶层；11、顶盖；12、导热胶；13、结构铝块；14、结构侧板；15、液冷板；16、绝缘隔板；17、风道；151、进液口。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本实用新型。

储能电池热管理系统的主要作用是控制储能电池工作在一个合理的温度范围内，同时控制所有电池的温差越小越好。目前储能电池热管理采用的主要冷却方式为风冷、液冷等方式。风冷是在电池包内安装风扇进行强制对流；液冷在方壳电池包底部或者圆柱电池侧面加液冷板，冷却液在液冷板内部循环流动。

电池模组用空气冷却，冷却效率低，温度控制效果不明显。电池模组可以用液冷板在电池底部冷却，虽然能够控制电池单体的温度，但是由于只从电池底部冷却，所以会造成电池模组内部温差较大，尤其是电池顶部和底部的温差。在大电流充放电的工况下，这个问题尤为明显。

综上所述，现有技术中存在以下问题：储能电池热管理主要采用风冷或者液冷的方式，风冷冷却效率低，温度控制效果不明显，液冷由于只从电池底部冷却，会造成电池模组内部温差较大，尤其是电池顶部和底部的温差尤其明显。

本实用新型提供一种带有导热板的电池包及储能集装箱，所述带有导热板的电池包如图1所示，包括：电池模组4、外壳1、绝缘隔板16、液冷板15、风扇装置2，具体技术方案如下：

电池模组4包括若干节方形电池5，电池模组4为方形电池5经串并联方式组合，加装单体电池监控与管理装置后形成的电池与电池包的中间产品，其结构对电池起到支撑、固定和保护作用。相邻方形电池5之间连接有竖直设置的导热板6；导热板6是一个复合结构，位于两个方形电池5之间，导热板6为片状结构并覆盖在方形电池5的侧面，以便导热板6能对方形电池5侧面进行传导散热，导热板6的长度与方形电池5的高度相同，以保证导热板6能将方形电池5侧面全部覆盖，增大散热面积。

如图2所示，导热板6包括导热介质61和对称设在导热介质61两侧的胶层62，胶层62的厚度很小，只有几微米，一般使用PET材料等薄膜覆层来保证绝缘性，胶层62通过背胶来实现，先将背胶的一侧覆膜撕下，然后贴在方形电池5的侧面，然后撕下背胶的另一侧覆膜，将两块电池粘在一起，目的是加强电池的温度均匀性，同时增加和液冷板的接触面积，加强换热；导热介质61(导热材料)是高导热系数的材料，例如为石墨片、石墨烯或者相变导热片。电池的导热系数是各向异性的，数值远小于导热材料的数值，一般电池的各个方向最大导热系数为20～30W/(m·K)，而石墨平面内的导热系数一般在100-200W/(m·K)之间，石墨烯、相变导热片的导热系数超过1000W/(m·K)。电池内部的热量通过电池的金属结构导出来，利用导热板6的高导热系数，使得电池表面温度分布更加均匀，使相邻的两个电池进行热量传导，以保证相邻电池的温度变得均匀，同时通过导热板6将热量向下传递，加强和液冷板15的换热。

方形电池5上设有极耳7，电池模组4顶部设有翅片8，翅片8的作用是加强极耳7的换热，翅片8水平焊接在极耳7上方以便能扩大翅片8对极耳7的覆盖范围；

外壳1套在电池模组4上，外壳1设有顶盖11和四周侧壁，顶盖11例如为金属材质，顶盖11设在翅片8上方并且不与翅片8接触，以保证顶盖11和翅片8间隔一定距离，防止发生触电；

绝缘隔板16，绝缘隔板16起到隔离和绝缘的作用，所述绝缘隔板16上设有开孔，所述绝缘隔板16通过所述开孔套设在若干节方形电池5上；所述绝缘隔板16设在若干节方形电池5顶部下沿，所述方形电池5伸出所述开孔，绝缘隔板16与外壳1内部紧密接触，以防止风通过开孔灌入电池模组4内，这样顶部空冷效果最佳。绝缘隔板16将电池包分为两个部分，其中上半部分由绝缘隔板16、顶盖11和四周侧壁的顶部构成一个风道17。

风扇装置2，设置于绝缘隔板16与顶盖11之间的风道17中。在一个实施例中，在风道17前后进出口分别安装过滤装置3和风扇装置2，风扇装置2设置在外壳1内部的一侧侧壁，与风扇装置2相对的外壳1内部的另一侧侧壁设置有过滤装置3，通过带有翅片8的极耳7对方形电池5散热。过滤装置3例如为滤棉，以吸附空气中的尘埃，风扇装置2为多个，如图3所示，多个风扇装置2沿第一方向设置，第一方向为沿电池模组4长度方向或沿电池模组宽度方向，翅片8为多个，多个翅片8沿第二方向设置，第一方向和第二方向垂直，即当风扇装置2沿电池模组4长度方向设置时，多个翅片8沿电池模组4宽度方向；当风扇装置2沿电池模组4宽度方向设置时，多个翅片8沿电池模组4长度方向；以便风扇装置对极耳7和翅片8充分进行对流散热，从而对电池顶部进行高效散热。

液冷板15，用于支撑电池模组4，并对方形电池5的底部进行冷却，液冷板15设于外壳1外部，外壳1没有底盖，液冷板15与电池模组4底部垂直连接，液冷板15由进液口151、出液口和板体组成，液冷板15和导热板6之间涂有导热胶12，电池底部和液冷板15通过导热胶12粘接在一起，电池底部的热量通过导热胶12传导到液冷板15，然后通过液冷板15内流动的冷却液带走热量。导热板6与液冷板15垂直连接，目的是增加和冷板的接触面积，加强换热。

进一步地，电池模组4还包括设在电池模组4四周的结构铝块13和结构侧板14，如图3所示，其中结构铝块13和结构侧板14主要起支撑电池的作用，结构铝块13和结构侧板14数量均为两个，两个结构铝块13对称设在电池模组4四周的其中两面，两个结构侧板14对称设在电池模组4四周的剩余两面；结构铝块13和结构侧板14垂直连接，在结构铝块13和结构侧板14之间还设有PVC绝缘板，以防止短路。

为了使带液冷板15的电池模组4能够正确装配，保证电芯构成的电池模组能够在装配过程中不变形，按图4工艺进行组装模组，依次按照如下步骤：

步骤1，电池模组组装开始；

步骤2，电池组装：先去除背胶的一面覆膜，将背胶粘贴在方形电池侧面，再去除背胶的另外一侧覆膜，将相邻两个方形电池粘贴，然后依次安装所有电池，最后安装附件；

步骤3，翅片焊接：用激光焊接翅片；

步骤4，液冷板组装：在液冷板上画出电池模组安装位置，并在安装位置内涂胶；

步骤5，液冷板电池模组组装：将电池模组使用工装固定后安装在液冷板上，然后安装电池模组其它附件；

步骤6：电池模组组装完成。

按如上步骤安装以保证所有的电芯底部通过石墨片或者石墨烯和液冷板完全接触，减小接触热阻。

本实用新型提供的带有导热板的电池包，分别通过在电池模组4顶部设有翅片8及设在电池模组上方的风道17；在电池模组4底部连接有液冷板15；在相邻方形电池5之间连接有导热板6，逐一实现对电池的顶部、底部进行散热冷却。

本实用新型提供的带有导热板的电池包的工作原理为：电池在充放电过程中发生化学反应，释放热量，热量通过电池的金属结构传到到电池侧面、顶部和底部，电池(电芯)的顶部和底部同时散热，避免了只利用底部冷板散热造成的电池上下温度的梯度，提高电池寿命。并且电池内部的热量通过电池的金属结构导出来，利用导热板6的高导热系数，使得相邻的两个电池进行热量传导，保证相邻电池的温度变得均匀，同时通过导热板6将热量向下传递，加强和液冷板15的换热。

本实用新型还提供一种储能集装箱，所述储能集装箱包括上述说明中任意一种带有导热板的电池包。

一种带有导热板的电池包具有如下优点：

1.能够通过电池模组4内部方形电池5的极耳7及其翅片8进行空冷冷却，降低电池温度；

2.能够通过导热板6增加液冷板15和电池模组4的接触面积，从而加强液冷板15换热，降低电池温度；

3.能够通过电池模组4的上下部同时冷却，提高电池模组4的温度均匀性，减小电池模组4内电池的温差，增加电池的一致性，延长电池寿命。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。为本实用新型的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种带有导热板的电池包，其特征在于，包括：

电池模组(4)，所述电池模组(4)包括若干节方形电池(5)，相邻所述方形电池(5)之间连接有竖直设置的导热板(6)；所述方形电池(5)上设有极耳(7)，所述电池模组(4)顶部设有翅片(8)，所述翅片(8)连接在所述极耳(7)上方；

外壳(1)，所述外壳(1)套在所述电池模组(4)上，所述外壳(1)设有顶盖(11)，所述顶盖(11)设在所述翅片(8)上方并且不与所述翅片(8)接触；

绝缘隔板(16)，所述绝缘隔板(16)上设有开孔，所述绝缘隔板(16)通过所述开孔套设在若干节方形电池(5)上；

风扇装置(2)，设置于所述绝缘隔板(16)与所述顶盖(11)之间的风道(17)中；

液冷板(15)，设于所述外壳(1)外部，所述液冷板(15)与所述电池模组(4)底部连接。

2.根据权利要求1所述的一种带有导热板的电池包，其特征在于，所述绝缘隔板(16)设在若干节方形电池(5)顶部下沿，所述方形电池(5)伸出所述开孔。

3.根据权利要求1所述的一种带有导热板的电池包，其特征在于，所述风扇装置(2)设置在所述外壳(1)内部的一侧侧壁，与所述风扇装置(2)相对的所述外壳(1)内部的另一侧侧壁设置有过滤装置(3)。

4.根据权利要求1所述的一种带有导热板的电池包，其特征在于，所述导热板(6)为片状结构并覆盖在所述方形电池(5)的侧面，所述导热板(6)的长度与所述方形电池(5)的高度相同。

5.根据权利要求1所述的一种带有导热板的电池包，其特征在于，所述导热板(6)包括导热介质(61)和对称设在所述导热介质(61)两侧的胶层(62)。

6.根据权利要求1所述的一种带有导热板的电池包，其特征在于，所述液冷板(15)与所述电池模组(4)底部垂直连接，所述导热板(6)与所述液冷板(15)垂直连接。

7.根据权利要求1所述的一种带有导热板的电池包，其特征在于，所述电池模组(4)还包括设在所述电池模组(4)四周的结构铝块(13)和结构侧板(14)，所述结构铝块(13)和所述结构侧板(14)数量均为两个，两个所述结构铝块(13)对称设在所述电池模组(4)四周的其中两面，两个所述结构侧板(14)对称设在所述电池模组(4)四周的剩余两面；所述结构铝块(13)和所述结构侧板(14)垂直连接。

8.根据权利要求1所述的一种带有导热板的电池包，其特征在于，所述风扇装置(2)为多个，多个所述风扇装置(2)沿第一方向设置，所述翅片(8)为多个，多个所述翅片(8)沿第二方向设置，所述第一方向和所述第二方向垂直。

9.根据权利要求1所述的一种带有导热板的电池包，其特征在于，所述液冷板(15)和所述导热板(6)之间涂有导热胶(12)。

10.一种储能集装箱，其特征在于，所述储能集装箱包括权利要求1-9中的任意一种带有导热板的电池包。